【摘 要】
:
用于微纳米机电、微纳米电子、物理与生物学等领域的新一代微纳米尺度材料具有智能化、小型化、多场耦合和各向异性的特点。由功能梯度材料(Founctionally graded material,简写FGM)制成的微纳米尺度结构在各种工作环境中展现出了极大的应用潜力。在实际工程应用中,微纳米尺度材料经常承受以弹性波为代表的动态工作载荷。通过研究弹性波在微纳米尺度结构中的波动特性,可以为微纳米尺度材料参数
论文部分内容阅读
用于微纳米机电、微纳米电子、物理与生物学等领域的新一代微纳米尺度材料具有智能化、小型化、多场耦合和各向异性的特点。由功能梯度材料(Founctionally graded material,简写FGM)制成的微纳米尺度结构在各种工作环境中展现出了极大的应用潜力。在实际工程应用中,微纳米尺度材料经常承受以弹性波为代表的动态工作载荷。通过研究弹性波在微纳米尺度结构中的波动特性,可以为微纳米尺度材料参数的测量,无损检测与性能控制提供理论基础。微纳米尺度材料的尺度效应使得经典连续理论无法精确预测这类结构的机械和力学特性,而FGM的不均匀性也给FGM微纳米尺度结构波动问题的分析增加了难度。本文基于改进的偶应力理论扩展了勒让德正交多项式方法(Legendre orthogonal polynomial method,简写LOPM),使之能够求解微纳尺度结构中的波动问题。该方法的优势在于无需构造多层微纳米尺度结构中每一层子波的位移解,也不需要分层就可以求解FGM微纳米尺度结构。利用这种方法,本文研究了多层正交各向异性微纳米板以及FGM微纳米板中弹性波的波动特性。讨论该方法的正确性与收敛性。分析了特征尺度参数、边界条件、材料梯度分布规律等对P波与SH波反射、透射行为的影响。探讨了尺度效应和材料梯度形式对功能梯度材料的刚度、谐振频率、波速、以及应力的影响。研究表明,偶应力效应和梯度形式改变了FGM偶应力板的有效弹性刚度,进而改变了谐振频率,使同一谐振频率向高频区域偏移。通过合理控制梯度场可以避免谐振发生。随着微纳米机电和微机电系统的发展,由功能梯度压电材料(Founctionally graded piezoelectric material,简写FGPM)制成的微纳米尺度结构也展现了广泛的潜在应用和设计前景。本文研究了FGPM微纳米板中弹性波的波动问题。计算了P波和SH波的反射与透射系数,并讨论了两种电边界条件。讨论了压电效应,电边界条件,尺度效应,对P波与SH波反射、透射行为的影响。给出了相应的电势、电位移、临界角以及应力。研究表明,当在某个fh或入射角处达到反射率的局部最小值时,电位移,电势和应力也将达到局部最小值或最大值。该关系可用于实现物理量之间的相互监测。最后,本文研究了FGM微纳米板中Lamb波和SH波的频散特性。讨论了尺度效应对导波波速以及频散程度的影响;比较了FGM微纳米板与均匀微纳米板中导波频散特性的差异。分析了不同方向上的特征尺度参数的影响。研究表明,偶应力效应增大了Lamb波和SH波在FGM板中的频散程度,并提高了其波速。FGM微纳米板中Lamb波的频散比均匀微纳米板更严重。
其他文献
用真空电弧炉熔炼水冷铜坩埚凝固法,制备NiAl-xSc(x≤33.3 at%)和Ni-(50-x)Al-xSc(x≤15 at%)两系列合金。用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析合金组织和相组成;用差式扫描量热分析仪测试合金热参数,对合金生长界面类型和凝固过程进行分析;测试并分析合金力学性能。NiAl-xSc(x≤20)合金的凝固态组织为NiAl(Sc)+(NiAl(Sc)
我国煤层大部分属于低渗透煤层,在开采的过程中,瓦斯抽采是影响开采进度的重要因素。由于煤层是非均质且各向异性,其不同方向的渗透率存在着差异性。大量学者对煤层渗透率进行了研究,但对于煤层受冲击之后其不同方向的渗透率变化规律却鲜有报道,基于此,本文通过自制的立式冲击系统装置对不同层理方向煤样进行不同强度的冲击,获得不同冲击强度下煤岩的动态应力变化规律;然后,对受到不同冲击强度的煤样采用TC-Ⅲ多层叠加气
本文依托于国家重点研发计划课题(2017YFC0603004)“千米深井巷道围岩改性关键材料与技术”,采用微纳米硫铝酸盐水泥基注浆材料为原料,重点研究了水灰比、黄料白料质量比对注浆材料基本性能的影响,应力(注浆压力和地应力共同作用)对注浆结石体强度的影响和作用机理,注浆加固对煤岩强度性能的影响,最后将硫铝酸盐水泥基注浆材料进行了工程应用。通过本论文研究能够为硫铝酸盐水泥基注浆材料性能优化及工程应用
硫铝酸盐水泥基注浆材料(CSA-DLGM材料)具有速凝早强的优良性能,但也具有后期抗压强度增长缓慢甚至倒缩的特点,为了进一步探究和改善其性能,使用0.8的水灰比和2:8的石灰石膏比例,探究了硫酸盐和矿粉对CSA-DLGM材料的性能影响,通过测量凝结时间和抗压强度,以及采用水化热和XRD、TG-DTA和SEM等测试技术,并且结合相关理论,进行了影响机理的分析,本文主要结论如下:(1)研究表明不同的硫
煤炭是当下社会发展极为重要的能源战略资源,同时也是不可再生能源之一。而煤炭的开采存在着许多的安全隐患,其中瓦斯爆炸是在煤矿安全事故中占有较高的比重,这不仅严重威胁到人员的生命安全,也会给煤炭安全生产带来不可估量的损失。为防止这些高危事故的再度发生,本文在前人研究的基础上结合了表面活性剂的理化特性,开展了经表面活性剂改良后的超细水雾对9.5%甲烷/空气预混气体爆炸的抑爆特性研究,并进一步从基元层面解
断续车削过程中,刀具和工件的相互作用会产生一定的能耗,刀具因承受机械冲击和热冲击而容易发生破损。刀具表面微观几何结构对提高断续车削过程中刀具性能具有重要意义。研究表明,某些生物表面的微观几何结构可减小其运动阻力。在刀具前刀面设计和制备微观几何结构可借鉴生物表面的微观几何结构。在断续车削过程中,刀具和金属切削层的相互作用对刀具的切削性能有很大的影响。有研究表明,金属切削层具有类固体特性、类牛顿流体特
在科技革命和课程改革背景下,高中生物学教学必须正视现存的问题,积极结合信息技术改变"老套路",把握其对教学、师生的影响,助力核心素养之发展。根据对多地高中师生的调查发现,数字化教育资源在生物学教学中的应用不足,然而师生对它的期待值却很高。教育工作者们应审时度势,积极学习相关知识,使新技术赋能生物学教学。
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了同主族合金元素Cr、Mo、W、同周期合金元素Ta、W、Re和铂族金属Ru等合金元素在单个掺入和组成共合金元素掺入Ni3Al后,在Ni3Al体系中的格点占位以及对Ni3Al体系的拉伸和剪切变形的影响,并对其背后的强化机制进行分析探究,为合金成分设计提供理论指导。合金元素占位倾向结果表明,单个合金元素和共合金元素均可稳定掺入Ni3Al体系中形成多元N
利用石膏型熔模铸造制备的开孔泡沫铝,是一种三维连通“海绵状”多孔金属,各向异性的结构保证气体通过时快速外逸,受到压缩时快速变形,降低潜在“回弹效应”,是一种良好的能量缓冲材料。本文针对目前开孔泡沫铝制备工艺的不完善,研究了石膏成分对预制体性能的影响及渗流过程中渗流温度、渗流压力及渗流通道尺寸对渗流长度的影响,确定了最佳工艺路线。同时对制备出的开孔泡沫铝结构及力学性能进行表征。针对石膏型熔模铸造目前
煤作为一种化石能源是由古代植物经过煤化作用形成的,煤的组分受成煤环境的影响且对煤中孔隙特征有很大的影响。本文在平顶山地区三个矿井中选取了四个煤层的18个样品进行了宏观特征分析、煤显微组分含量、镜质组最大反射率测试、煤灰成分分析、全硫分析、工业分析等多种实验对成煤环境进行了多角度分析。在此基础上结合低温液氮实验和高压压汞实验,分析了不同环境对煤中孔隙特征的影响,得出主要结论如下:(1)通过煤灰中的常